本書內(nèi)容包含工業(yè)機器人概述、工業(yè)機器人機械系統(tǒng)、工業(yè)機器人運動理論、工業(yè)機器人感知系統(tǒng)、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)、工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃與編程、ABB工業(yè)機器人操作與實訓、工業(yè)機器人虛擬仿真和工業(yè)機器人自動化應用。全書結(jié)合工程軟件與工程實際案例，以ABB工業(yè)機器人為例，深入淺出地介紹工業(yè)機器人的理論知識和基本操作，將工程概念貫穿其中，通過編入虛擬仿真和工程應用實例，力求做到理論與實踐相結(jié)合。
本書可用作高等院校機械工程、自動化、機器人、智能制造等相關專業(yè)本科和高職學生的教材，也可供從事工業(yè)機器人相關工作的工程技術人員及愛好者參考。
本書為新形態(tài)教材，以二維碼的形式鏈接了部分知識點講解的微課視頻、實物演示講解視頻、軟件應用演示視頻等。本書提供PPT課件、習題答案、實驗參考程序，歡迎選用本書的教師登錄機械工業(yè)出版社教育服務網(wǎng)（www.cmpedu.com）下載。與本書配套的“機器人技術”慕課課程已在高校邦平臺上線，歡迎同學們參加學習。
前言
從1954年發(fā)明家喬治·德沃爾（George Devol）將第一個工業(yè)機器人發(fā)明專利轉(zhuǎn)讓給企業(yè)家約瑟夫·恩格爾伯格（Joseph Engelberger）并開展合作生產(chǎn)出Unimate工業(yè)機器人算起，工業(yè)機器人已經(jīng)走過了60多年的發(fā)展歷程。作為自動化乃至智能制造的核心部件，工業(yè)機器人具有通用性好、可靠性高、適應性強，以及編程示教方便等優(yōu)點，目前已廣泛應用于各個領域，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著至關重要的作用。
目前，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展及產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，生產(chǎn)制造中工業(yè)機器人的應用場景不斷增加，企業(yè)用人成本不斷提高，“機器換人”已是大勢所趨，這使得工業(yè)機器人的需求量進一步增加�！吨袊圃�2025》已明確提出將機器人作為重點發(fā)展領域，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)迎來極好的發(fā)展機遇，對工業(yè)機器人專用人才的需求旺盛，因此機器人、智能制造等新專業(yè)順勢設立。不過現(xiàn)階段我國工業(yè)機器人領域的人才缺口較大，為培養(yǎng)這一方面的人才，編寫全面系統(tǒng)的工業(yè)機器人入門實用教材迫在眉睫。
本書是由廈門理工學院、廈門航天思爾特機器人系統(tǒng)股份公司和杭州維訊機器人科技有限公司合作編寫的應用型教材，結(jié)合企業(yè)工程實踐經(jīng)驗，將行業(yè)中典型、實用的工程案例引入教材。力求將工業(yè)機器人運動理論知識與工程實踐技術有機結(jié)合，在打牢工業(yè)機器人相關理論和知識基礎的前提下，強化工業(yè)機器人應用技術能力的培養(yǎng)。本書以ABB工業(yè)機器人為例介紹了多款工業(yè)機器人相關軟件，并結(jié)合杭州維訊機器人科技有限公司的1+X工業(yè)機器人實訓平臺進行講解，有助于激發(fā)讀者的學習興趣，讓初學者能夠?qū)I(yè)機器人技術有系統(tǒng)的認識。
本書主要包括工業(yè)機器人概述、工業(yè)機器人機械系統(tǒng)、工業(yè)機器人運動理論、工業(yè)機器人感知系統(tǒng)、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)、工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃與編程、ABB工業(yè)機器人操作與實訓、工業(yè)機器人虛擬仿真和工業(yè)機器人自動化應用的內(nèi)容。全書以工業(yè)機器人為主體，圖文并茂，內(nèi)容全面，實用性強，適合機械工程、自動化、機器人、智能制造等相關專業(yè)的本科和高職學生使用，也可作為工業(yè)機器人相關的技術人員及其愛好者的參考書。
全書共9章，第1章由廈門理工學院林曉輝和劉建春共同編寫，第2章、第4章、第8章由廈門理工學院林曉輝編寫，第5章由廈門理工學院黃海濱編寫，第6章由廈門理工學院柯曉龍編寫，第7章由廈門理工學院林曉輝和杭州維訊機器人科技有限公司申屠美良共同編寫，第9章由廈門理工學院林曉輝和廈門航天思爾特機器人系統(tǒng)股份公司謝傳祿、林彥鋒共同編寫。在本書編寫過程中，朱思捷、蔡偉煌、崔帥華、許路、吳威、楊帆、陳博倫、秦昆等碩士研究生參與了部分圖形、表格、程序、視頻的整理和制作工作，在此對他們的辛苦工作表示感謝！
本書得到廈門理工學院教材建設項目（JC202107）的資助。在編寫過程中，廈門市智能制造高端裝備研究重點實驗室給予大力支持，廈門航天思爾特機器人系統(tǒng)股份公司和杭州維訊機器人科技有限公司提供了相關素材，同時借鑒和參考了眾多同行的相關文獻資料，在此深表謝意！
為便于選書教師課程的開展，編者團隊制作了精美的PPT課件，并提供習題答案、實驗參考程序，歡迎選用本書的教師登錄機械工業(yè)出版社教育服務網(wǎng)（www.cmpedu.com）下載。
由于編者水平有限，書中難免存在不妥和錯誤之處，懇請廣大同行專家和讀者批評指正，聯(lián)系郵箱：xhxmut@163.com。
編者
目錄
前言
第1章工業(yè)機器人概述
1.1工業(yè)機器人簡介
1.1.1工業(yè)機器人的定義
1.1.2工業(yè)機器人的發(fā)展
1.2工業(yè)機器人的分類和應用
1.2.1工業(yè)機器人的分類
1.2.2工業(yè)機器人的應用
1.3工業(yè)機器人的組成和技術參數(shù)
1.3.1工業(yè)機器人的組成
1.3.2工業(yè)機器人的技術參數(shù)
習題
第2章工業(yè)機器人機械系統(tǒng)
2.1機器人底座和臂部
2.1.1機器人底座
2.1.2機器人臂部
2.2機器人腕部
2.2.1機器人腕部特點
2.2.2機器人腕部分類
2.3機器人末端執(zhí)行器
2.3.1機器人末端執(zhí)行器的特點
2.3.2機器人末端執(zhí)行器的分類
2.4機器人傳動機構(gòu)
2.4.1機器人驅(qū)動形式
2.4.2機器人傳動形式
2.5機器人精度校準
習題
第3章工業(yè)機器人運動理論
3.1理論基礎
3.1.1機器人位姿描述
3.1.2齊次坐標變換矩陣
3.1.3RPY角與歐拉角
3.2機器人運動學分析
3.2.1D-H參數(shù)法
3.2.2連桿坐標系的變換
3.2.3機器人運動學方程實例
3.2.4機器人逆運動學方程實例
3.3機器人動力學分析
3.3.1速度雅可比矩陣
3.3.2力雅可比矩陣
3.3.3機器人動力學方程實例
3.4Matlab Robotics工具包輔助運算與仿真
習題
第4章工業(yè)機器人感知系統(tǒng)
4.1工業(yè)機器人內(nèi)部傳感器
4.1.1位置傳感器
4.1.2速度和加速度傳感器
4.2工業(yè)機器人外部傳感器
4.2.1觸覺傳感器
4.2.2力覺傳感器
4.2.3滑覺傳感器
4.2.4接近覺傳感器
4.2.5視覺傳感器
4.2.6激光位移傳感器
4.3多傳感器信息融合
4.3.1多傳感器信息融合技術
4.3.2多傳感器信息融合分類
4.3.3多傳感器信息融合方法
4.3.4多傳感器信息融合在機器人中的應用
4.3.5機器人多傳感器信息融合發(fā)展趨勢
習題
第5章工業(yè)機器人控制系統(tǒng)
5.1機器人控制系統(tǒng)概述
5.1.1控制系統(tǒng)的組成
5.1.2操作系統(tǒng)
5.1.3控制方式
5.2機器人單關節(jié)控制
5.2.1機器人單關節(jié)數(shù)學模型
5.2.2機器人單關節(jié)PID控制
5.3機器人多關節(jié)控制
5.3.1機器人的動力學模型
5.3.2機器人關節(jié)空間的計算力矩控制
5.3.3機器人任務空間的計算力矩控制
5.4機器人的力控制
5.4.1對偶空間和約束
5.4.2力位混合控制
5.4.3阻抗控制
習題
第6章工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃與編程
6.1工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃
6.1.1軌跡規(guī)劃基本內(nèi)容
6.1.2關節(jié)空間插補
6.1.3直角坐標空間
6.2機器人編程方式及編程語言
6.2.1工業(yè)機器人編程方式
6.2.2工業(yè)機器人編程語言
6.3ABB RAPID程序編程
6.3.1RAPID模塊格式
6.3.2程序數(shù)據(jù)
6.3.3常用的RAPID編程指令
6.3.4四元數(shù)與軌跡規(guī)劃
6.3.5RAPID程序綜合應用
習題
第7章ABB工業(yè)機器人操作與實訓
7.1ABB工業(yè)機器人基本操作
7.1.1ABB工業(yè)機器人的硬件
7.1.2示教器的基本介紹
7.1.3手動操作
7.1.4建立工具坐標系
7.1.5建立工件坐標系
7.1.6機器人通信
7.1.7程序編輯
7.1.8原點校準
7.21+X機器人實訓平臺編程與操作
7.2.11+X機器人實訓平臺總體介紹
7.2.2技術參數(shù)和系統(tǒng)組成
7.2.3實訓平臺實驗
習題
第8章工業(yè)機器人虛擬仿真
8.1工業(yè)機器人的虛擬仿真軟件
8.2RobotStudio的離線編程
8.2.1RobotStudio的下載和安裝
8.2.2RobotStudio概述
8.2.3離線編程與仿真
8.2.4Smart組件的應用
8.3基于Robotmaster的軌跡規(guī)劃
8.3.1Robotmaster界面簡介
8.3.2Robotmaster生成字母“U”軌跡實例
8.4基于PQArt的軌跡規(guī)劃
8.4.1PQArt界面簡介
8.4.2PQArt生成字母“X”軌跡實例
習題
第9章工業(yè)機器人自動化應用
9.1工業(yè)機器人自動化應用分析
9.1.1可行性及必要性分析
9.1.2應用步驟
9.1.3工作站設計
9.2工業(yè)機器人輔助展示系統(tǒng)
9.2.1工業(yè)機器人全息展示
9.2.2工業(yè)機器人舞臺展示
9.3工業(yè)機器人自動化工作站
9.3.1達克羅自動噴涂工作站
9.3.2導電桿打磨機器人工作站
9.3.3機器人螺柱焊工作站
9.3.4重型工件雙座單回轉(zhuǎn)雙機器人焊接工作站
9.4異構(gòu)件雙機器人協(xié)同智能制造系統(tǒng)
9.5數(shù)字孿生的工業(yè)云機器人系統(tǒng)
習題
參考文獻
書單推薦
